До сих пор идут споры о том, кто первый открыл ДНК. Нуклеин означает "ядро", и там хранится вся генетическая информация. При чем здесь лосось, радиоактивная сера, а также многое другое читайте в статье.
ДНК - это макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов.
ДНК является материальным носителем генетической информации и располагается внутри ядра клетки. В ней закодирована информация о том, какие белки и в каком количестве нужны организму для поддержания всех процессов его жизнедеятельности.
Этот набор генов (участки молекулы ДНК) передается из поколения и определяет индивидуальные особенности каждого человека (например, группу крови, цвет глаз, предрасположенность к заболеваниям, реакцию на лекарственные препараты). ДНК представляет собой наследственную полную информацию о том, как будет функционировать организм человека от рождения до с.м.е.р.т.и.
ДНК состоит из структурно повторяющихся элементов — нуклеотидов (аденин, гуанин, тимин, цитозин). Они выстраиваются в две цепочки, которые закручены разнонаправленно друг к другу, образуя двойную спираль. На каждый виток приходится десять пар оснований. Всего в одной молекуле ДНК человека содержатся 3 млрд пар нуклеотидов.
Удивительным остается тот факт, что ДНК всех людей совпадают на 99,9%. Мы различаемся друг от друга всего на 0,1%. Просто представьте: какая гигантская информация содержится в крохотной молекуле, если при всей генетической схожести невозможно найти двух совершенно идентичных людей. Пару слов об однояйцевых близнецах: они, пожалуй, являются исключением из этого правила.
По данным исследования ученых из Исландского университета во главе с Х. Йонссоном, после анализа генома 381 пар однояйцевых близнецов у 38 из пар была обнаружена полностью идентичная последовательность нуклеотидов ДНК, а среди остальных- лишь небольшие генетические различия. В среднем, они различались на 5,2 мутации в геноме.
В 1860-х годах швейцарский врач Ф. Мишер изучал состав клеток крови (лейкоцитов) и выделил новую молекулу, назвав ее "нуклеином". Позже Мишер определил, что эта молекула обладает кислотными свойствами и дал ей определение "нуклеиновая кислота". Важность этого открытия была оценена намного позже: в 1953 году двое ученых Ф.Крик и Д.Уотсон из Кембриджского университета открыли структуру ДНК.
Мишер в детстве перенес тиф с осложнениями и частично потерял слух, поэтому заниматься он мог только наукой, которой он и интересовался. Он устроился на работу в лабораторию Ф. Хоппе-Зейлера, который был специалистом в биохимии и молекулярной биологии. Его лаборатория находилась в Тюбингенском замке, а сам Мишер стал работать там на переоборудованной кухне.
Один из разделов музея носит название «Лаборатория в замке Тюбингена. Колыбель биохимии». Среди экспонатов можно увидеть, например, пробирку, подписанную собственноручно учёным, в которую он в 1871 году всыпал препарат ДНК.
Мишер не стремился открыть что-то новое: на самом деле он изучал лейкоциты (белые кровяные тельца). Его труд был связан с некоторыми неприятными моментами: клиника, с которой он работал, снабжала его использованными бинтами, пропитанными гноем. Мишер отмывал гной с них и фильтровал лейкоциты для более точного определения состава белков в лейкоцитах.
Однако, вместо этого он смог обнаружить небелковое соединение с высоким содержанием фосфора, о котором ранее никто не слышал. Для его более подробного изучения Мишер использовал пепсин - пищеварительный фермент свиного желудка, которым обрабатывал гнойные клетки для растворения всего, кроме нуклеина. Изначально ученый верно предположил, что последний содержит ключ к разгадке о наследственности.
Нуклеин в переводе с латинского означает "ядро" (nucleus). Эта часть сохранена и в современном названии ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота.
В 1872 году Ф.Мишеру предложили преподавать физиологию в Базельском университете вместо его дяди, и он вернулся в Швейцарию. Он продолжил свои исследования нуклеина. Университет оказался идеальным местом для экспериментов с лососем (в городе была развита рыбная промышленность): поэтому, у Мишера был легкий доступ к материалу. С помощью спермы лосося ученый смог получить ДНК в чистом виде для изучения его свойств. Ученый работал в крайне сложных условиях: холодильников тогда еще не существовало, а опыты он проводил с открытыми окнами зимой, чтобы не допустить разрушение материала.
Она помечена почерком учёного и представляет собой единственную пробирку в ряду других, с крупными остатками органического вещества наверху и крупнозернистым светло-коричневым порошком (нуклеиновой кислотой) на дне.
Мишер ошибочно пришел к выводу, что нуклеин является депо фосфора, а гены представляют собой белки, отказавшись от своего первоначального предположения о нуклеине (см.выше). Работа Мишера оставалась практически незамеченной на протяжении многих десятилетий, вплоть до 1930-х годов.
То, что произошло дальше, изменило историю генетики. Гриффитс смешал инактивированные нагреванием бактерии IIIS и живые бактерии IIR и ввел их мышам. Вопреки тому, что он ожидал, мыши погибли. Каким-то образом генетическая информация была передана от мертвых бактерий IIIS к живому штамму IIR.
Он сосредоточил свои исследования на бактериях Str.pneumoniae: разработал эксперимент Эйвери, который доказал, что бактерии без капсул могут быть "преобразованы" в бактерии с капсулами путем добавления материала из капсулированного штамма.
Открытие это было названо "принципом трансформации", и благодаря своим экспериментам Эйвери и его коллеги обнаружили, что "превращение" бактерий происходит благодаря ДНК. Вклад О.Эйвери в науку о ДНК огромен благодаря этому открытию.
Команда А.Херши и М.Чейз определила, как наследуется генетическая информация. Они использовали вирус, который поражает кишечную палочку (E. coli). Последнюю они выращивали в среде, содержащей радиоактивную серу, которая встраивалась в белки, или радиоактивный фосфор, который встраивался в ДНК.
Фосфор входит в состав ДНК (фосфатные группы в ядре), но отсутствует в белковой оболочке вируса. Сера же, наоборот, входит в состав серосодержащих аминокислот в белке, но отсутствует в ДНК. Таким образом, пара радиоактивных маркеров позволяла разграничить роли двух компонентов вируса в его репродукции.
Таким образом, к 1952 году учёные знали, что гены и наследственная информация должны храниться в ДНК. В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик обобщили все вышеизложенные открытия и обнаружили структуру ДНК, создав ее молекулярную модель: она была сделана из проволоки и металлических пластин, как и пластиковые наборы, которые сегодня используют студенты на уроках органической химии.
Каждая цепочка складывается произвольным набором азотистых оснований, наложенных на остов из сахаров и фосфатов, и удерживается водородными связями, протянутыми между основаниями. Причём аденин соединяется только с тимином, а гуанин — с цитозином. Это правило называют принципом комплементарности.
Как вы считаете, справедливо ли присвоено право последним учёным за открытие ДНК? Можете писать в комментариях. Подписывайтесь на канал и оставайтесь со мной: впереди много интересного. Всем спасибо за внимание и до скорых встреч.